TEMA 3 PLUVIOMETRÍA. PDF created with pdffactory trial version Tecnología de Tierras y Aguas I - Pluviometría

Transcripción

1 TEMA 3 PLUVIOMETRÍA Compilado por: Ing. O. Duarte. Ing. E. Díaz. Ing. C. Ricciardi Página 1

2 1. Conceptos Básicos: INTRODUCCION El concepto central de hidrología es el ciclo hidrológico, entendiendo por tal, la circulación del agua desde los océanos a la atmósfera, de ésta a los continentes, para volver nuevamente a los océanos en forma de agua superficial o subterránea. El agua en forma de vapor se mueve sobre el mar y los continentes formando parte de las vastas masas de aire que se desplazan alrededor de la tierra, se condensan en nubes y se precipitan en forma de lluvia, nieve o granizo. Algunos de estos hidrometeoros se evaporan antes de llegar a la superficie terrestre y otros caen sobre la vegetación, donde se evaporan a su vez y así se completa rápidamente el ciclo, Figura 1. Figura 1 Englobamos dentro del término PRECIPITACION todos los productos líquidos o sólidos ( nieve, granizo, etc. ) de la condensación del vapor de agua que procedentes de las nubes caen en el suelo. Desde el punto de vista de la hidrología la altura de precipitación es el espesor contando según la vertical de la lámina de agua que se acumula en su superficie horizontal, si todas las precipitaciones recibidas por estas se impermeabilizaran. La precipitación en el origen de todas las corrientes superficiales y subterráneas, debido a lo cual su evaluación, y el conocimiento de su distribución en el tiempo y en el espacio son problemas básicos para la hidrometeorologogía. Página 2

3 En esta rama de la Metereología es preciso considerar la precipitación en relación con los límites geográficos naturales, o sea, las cuencas de los ríos. En ellas se tratará de dar soluciones cuantitativas a la ecuación de balance hidrológico: P - E +/- S = Q donde: P = precipitación media. E = evaporación media. S = almacenamiento de la cuenca. Q = caudal. 1.2 Clasificación de las precipitaciones: En general, las nubes se forman por enfriamiento del aire por debajo de su punto de saturación. Este enfriamiento puede tener lugar por varios procesos que conducen al asenso adiabático con el consiguiente descenso de presión y de la temperatura asociado. La intensidad y cantidad de precipitación dependerá del contenido de humedad en el aire y de la velocidad vertical. De acuerdo con la causa que origina este exceso de la masa total húmeda, pueden distinguirse distintos tipos de precipitaciones: a) Precipitación ciclónica: se denomina a la causada por la actividad de una depresión atmosférica. Pueden presentarse dos casos: frontal y no frontal. La precipitación no frontal puede ocurrir en cualquier depresión barométrica, resultando el ascenso debido a la convergencia de masas que tienden a llenar la zona de baja presión. En especial este caso se dá en las zonas frías, borrascas que se separan de la corriente principal y quedan muchas veces aisladas girando alrededor de sí mismas, con desaparición de los frentes. La precipitación frontal puede estar asociada a un frente frío o caliente, estos se muestran en las Figuras 2 y 3. Figura 2 Página 3

4 La precipitación frente caliente puede extenderse varios cientos de kilómetros por delante de la línea de discontinuidad en tierra, siendo normalmente de carácter continuo, hasta el pasaje del frente. La precipitación del frente frío es, generalmente, de tipo tormentoso. b) Precipitación orográfica: se denomina a la causada por las ascensión de aire sobre barreras orográficas. Se presenta en forma de lluvia o nieve, muy irregular en importancia y localización, y depende de las grandes perturbaciones ciclónicas. La precipitación es mayor a barlovento, y disminuye rápidamente a sotavento. En las cadenas de montañas importantes, el máximo de precipitación se produce antes de la divisoria. A veces, con menores altitudes, el máximo se produce pasada ésta, debido a que el aire continúa el ascenso, Figura 4. Figura 3 y 4 c) Precipitación convectiva: se denomina a la causada por los movimientos convectivos de la atmósfera. Este tipo de precipitación tiene su origen en la inestabilidad de una masa de aire más caliente que la circundante. La masa así, asciende y supera el nivel de equilibrio debido a la velocidad vertical adquirida y se forma la nubosidad de tipo cumunliforme, origen de las precipitaciones en forma de tormentas. El ascenso de la masa se debe, generalmente, a un menor enfriamiento en superficie, Figura Tipos de Hidrometeoros. Lluvia: precipitación de agua líquida, en forma de gotas de 0.5 mm de diámetro, como máximo, ampliamente dispersas. Página 4

5 Llovizna: precipitación bastante uniforme compuesta exclusivamente de finas gotas de agua (de diámetro inferior a 0.5 mm ) muy próximas unas a otras. Granizo: precipitación de partículas de hielo, de forma esférica, con diámetros entre 5 y 50 mm e incluso superiores, que caen separadamente o en grupos irregulares. Agua nieve: precipitación de nieve en fusión, mientras cae, sola o con lluvia. Nieve: precipitación de cristales de hielo, en su mayor parte con ramificaciones, a veces en forma de estrella. Neviza: nieve en forma granular y compacta que se produce por cambio de temperatura, formando el estado de transición al hielo glaciar. Rocío: deposición de gotas de agua sobre objetos en el suelo o cercano al mismo, producido por condensación del vapor de agua del aire limpio circundante. Escarcha: depósito de hielo de apariencia cristalina, que normalmente adquiere forma de escamas, agujas, plumas o abanicos, producido en forma similar al rocío pero a una temperatura inferior a 0º C. Chaparrón: Tormenta de lluvia de extraordinaria intensidad y duración relativamente corta. Figura 5 MEDICION DE LA PRECIPITACION 2.1 Instrumental. El pluviómetro es un instrumento destinado para medir la altura del agua de precipitación, en la hipótesis de distribución homogénea horizontal y sin efecto de evaporación. El Servicio Meteorológico Nacional tiene dos pluviómetros oficializados que son: a) Tipo A (figura 6) b) Tipo B (figura 7) Página 5

6 Figura 6 y 7 Tipo A: En este tipo de pluviómetro las secciones destinadas a la recepción y retención forman un solo cuerpo con un robinete en su parte inferior para retirar el agua. La condición necesaria es que el aro de bronce, parte vital del receptor, sea perfectamente circular, con un diámetro de 125 mm y una probeta graduada para medir. Es importante hacer notar que este instrumento fue utilizado por el Servicio Meteorológico Nacional solo hasta el año 1935, debido a que adolece de serias deficiencias, entre las cuales se puede citar: - su forma exterior da lugar a la formación de fuertes espectros aerodinámicos, pues el pluviómetro modifica el campo de vientos en la zona de medición, y puede provocar: i) si la precipitación es nieve puede quedar depositada en el embudo antes de caer al colector. Si se produce turbulencia esa nieve puede ser arrastrada fuera del pluviómetro. ii) suponiendo que una gota A sufre la acción de dos fuerzas, el peso P hacia abajo y la componente vertical del viento W hacia arriba. Si W > P la gota asciende y es transportada hasta el punto B, y al llegar a este W = 0 y la gota cae. Figura 8. Este error produce lectura de la precipitación por exceso. - perdida de agua por el robinete. - diámetro de su boca pequeño. - fuerte evaporación por estar el agua retenida en contacto con la pared exterior. Figura 8 Tipo B: Este pluviómetro es el que en la actualidad se utiliza el Servicio Meteorológico Nacional. Está compuesto de tres secciones principales. La sección a, que es la receptora, tiene una boca de 200 cm2 ( 16 cm de diámetro) formado por un aro de bronce reforzado, con su Página 6

7 arista superior afilada. En su interior tiene un embudo con orificio para la salida del agua y la parte superior del embudo está soldada a las paredes del pluviómetro a 10 cm debajo de la boca. La sección a - receptora - se acopla a la parte b destinada a la retención y ambas forman un conjunto cilíndrico de 45,5 cm de altura. La sección b, destinada a la retención, es de 7663, 5 cm3 de agua, lo cual permite almacenar una lluvia de 390 mm. En el interior de la sección b está colocado el recipiente c, denominado colector, que sirve para trasvasar el agua recogida para su medición. Este colector tiene 12,5 cm de diámetro y 24 cm de altura, con capacidad para recoger hasta mm de agua. Al rebalsar, el sobrante queda retenido en el depósito b. El pluviómetro se coloca sobre un soporte de planchuela por donde se lo fija a un poste y tiene además un dispositivo para asegurarlo mediante un candado. Se indicó anteriormente que la boca del pluviómetro tiene un diámetro de 16 cm. A ese diámetro del pluviómetro oficial corresponden probetas de medidas determinadas; es decir, no cualquier probeta sirve para medir correctamente en combinación con el pluviómetro oficial. a) Probeta capacidad 10 mm (Figura 10) La probeta correspondiente al pluviómetro oficial está grabada en milímetros, y su capacidad es de 10 mm, hasta la graduación superior. Su diámetro interior es de 4 cm. La relación de la superficie de la boca del pluviómetro a la superficie de la sección transversal de la probeta, llamada coeficiente de ampliación es igual a 16. la probeta es de fondo parabólico, con el objeto de obtener una mayor ampliación para las pequeñas cantidades. b) Probeta capacidad 50 mm ( Figura 11) Para facilitar la medición, en zonas de lluvias intensas y evitar numerosas descargas, se usa con el pluviómetro oficial una probeta cuya capacidad es de 50 mm y está graduada en mm enteros y medios milímetros. El diámetro de esta probeta es de 8 cm y su graduación está en relación con la boca del pluviómetro: el coeficiente de ampliación es de: 4. Esta probeta puede dejarse dentro de la jarra del pluviómetro para así evitar rupturas y poder hacer una lectura directa cuando se trata de lluvias hasta de 50 mm. Página 7

8 2.2 Instalación y cuidado del Pluviómetro. Figuras 10 y 11 Como ya se ha expresado, el pluviómetro es un instrumento destinado a medir la cantidad de agua de lluvia, y su instalación debe ser objeto del mayor cuidado para evitar errores en la suministración de datos. Las condiciones necesarias para una buena instalación son las siguientes: a) La boca del pluviómetro debe estar a una altura del suelo de 1.5 mts. b) El pluviómetro debe ir colocado sobre un poste vertical que debe estar fijado al suelo para impedir todo movimiento y de manera que la cabeza del poste esté 5 cm más baja que la boca del pluviómetro. Se debe tener especial cuidado que la boca del pluviómetro esté horizontal. c) El pluviómetro debe estar alejado de cualquier obstáculo, como árboles, paredes, tapiales, etc., para que no afecten el ingreso del agua de lluvia. d) Debe estar siempre a una distancia horizontal por lo menos el cuádruple de la altura de los obstáculos vecinos, como se indica en la Figura 9. Figura 9 e) Deberá cuidarse que el aro de la boca no sufra golpes que alteren su forma, pues entonces el dato registrado es erróneo. f) Se debe evitar que en el interior del pluviómetro o en el embudo no haya hojas secas u otros objetos que alteren la medición exacta de la lluvia. g) Si el aparato sufre cualquier daño deberá comunicarse inmediatamente al organismo responsable de la medición. Página 8

9 SERIES CLIMATICAS Cuando el objeto del trabajo sea una previsión para el futuro a partir de lo ocurrido en el pasado, deben utilizarse las SERIES CLIMATICAS. Ellas son un conjunto de datos históricos obtenidos sucesivamente en una misma estación. Su tratamiento es un problema estadístico, así como determinar cuando la serie tiene un número suficientes de término para permitir extrapolaciones en el mismo con suficiente garantía. La Organización Meteorológica Mundial recomienda series no menores a 30 años. Análisis de Datos de Precipitación. A los centros de reunión de datos llegan mensualmente las planillas de lectura diaria de los pluviómetros y las fajas de los pluviógrafos, así se reúne un conjunto de datos de: - Precipitación total mensual en cada pluviómetro. - Precipitación media mensual en un intervalo de 24 horas en cada pluviómetro. - Precipitación media mensual en 24 horas en cada pluviómetro. - Número de días de lluvia. - Fajas pluviográficas. Planillas de registro anual AÑO: MES DIA S O N D E F M A M J J A 1 Pd Pm Pd = Pm ( sumatoria de ppt. diaria = ppt. mensual) Página 9

10 Planillas Resumen para una serie: MES Página 10

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